高中物理【宇宙航行】綜合練習(xí)題

高中物理【宇宙航行】綜合練習(xí)題

A級(jí)合格考達(dá)標(biāo)練

L假設(shè)地球的質(zhì)量不變,而地球的半徑增大到原來(lái)半徑的2倍,那么地球的第一宇宙速度的大小應(yīng)為

原來(lái)的)

A.√2B.yC.∣D.2

f?∣B

解畫(huà)因第一宇宙速度即為地球近地衛(wèi)星的線(xiàn)速度,此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑近似等于地球的半徑,且地球

對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力提供向心力。由G~-J-=jn"得V=JR地,因此,當(dāng)?,不變,R增大為2R時(shí)）減小

為原來(lái)的多選項(xiàng)B正確。

2.（多選）2021年4月29日中國(guó)空間站天和核心艙成功發(fā)射入住九天,緊接著2021年5月15日火星

探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)送祝融號(hào)火星車(chē)成功落火,2020年12月嫦娥五號(hào)奔月取回近2kg月壤。若“探

月,,“落火’,“入九天，，過(guò)程中,在從地球上的發(fā)射速度分別是V月、V火和V天,下列關(guān)于這三個(gè)速度的說(shuō)法

正確的是（）

A.7.9km∕s<VH<l1.2km/s

B.Vλ>16.7km/s

C.v天>11.2km/s

D.11.2km∕s<v*<16.7km/s

答案IAD

解畫(huà)月球探測(cè)器繞月球飛行,發(fā)射時(shí)飛離地球但繞月時(shí)仍在地球引力范圍內(nèi),故7.9km∕s<vfl<11.2

km/s;火星探測(cè)器飛離地球但仍在太陽(yáng)的引力范圍內(nèi),故11.2km∕s<v*<16.7km/s;天和核心艙是繞地

球運(yùn)行的空間站,所以W7.9km/s,故B、C錯(cuò)誤,A、D正確。

3.由于通信和廣播等方面的需要,許多國(guó)家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的（）

A.質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同

C.軌道平面可以不同D.速率可以不同

窿畫(huà)地球同步衛(wèi)星軌道必須在赤道平面內(nèi),離地面高度相同的同一軌道上,角速度、線(xiàn)速度、周期一

定,與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)。選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。

4.（多選）如圖所示,牛頓在思考萬(wàn)有引力定律時(shí)就曾設(shè)想,把物體從高山上。點(diǎn)以不同的速度V水平拋

出,速度一次比一次大,落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)。如果速度足夠大,物體就不再落回地面,它將繞地

球運(yùn)動(dòng),成為人造地球衛(wèi)星,則下列說(shuō)法正確的是（）

O

A.以v<7.9km/s的速度拋出的物體可能落在A點(diǎn)

B.以"7.9km/s的速度拋出的物體將沿B軌道運(yùn)動(dòng)

C.以7.9km∕s<v<11.2km/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運(yùn)動(dòng)

D.以11.2km∕s<v<16.7k??i/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運(yùn)動(dòng)

∣??AC

I解析［物體拋出速度v<7.9km/s時(shí)必落回地面,物體拋出速度v=7.9km/s時(shí),物體剛好能不落回地面,繞

地球做圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)物體拋出速度7.9km∕s<v<l1.2km/s時(shí),物體在拋出點(diǎn)做離心

運(yùn)動(dòng),但物體不能脫離地球引力束縛,故物體做橢圓運(yùn)動(dòng),可能沿C軌道運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;當(dāng)物體拋出

速度丫>11.2km/s時(shí),物體會(huì)脫離地球引力束縛,不可能沿C軌道運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

5.若取地球的第一宇宙速度為8km/s,某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍,半徑是地球半徑的1.5倍,此

行星的第一宇宙速度約為（）

A.16km/sB.32km/s

C.4km/sD.2km/s

解畫(huà)第一宇宙速度是行星表面衛(wèi)星的環(huán)繞速度,對(duì)于衛(wèi)星,其軌道半徑近似等于星球半徑,所受萬(wàn)有引

力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得G^=解得

,卜星

因?yàn)樵撔行堑馁|(zhì)量機(jī)呈是地球質(zhì)量m電的6倍,半徑R遙地球半徑R的1.5倍,則="旦=

Gm地

-j?=2,itv,=2v=2×8km∕s=16km/s,A正確。

rn地R

6.中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),如圖所示是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

中部分衛(wèi)星的軌道示意圖,已知。、b、C三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng),。是地球同步衛(wèi)星,則（）

A.衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度

B.衛(wèi)星α的加速度大于6的加速度

C.衛(wèi)星α的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度

D.衛(wèi)星b的周期大于24h

??∣A

I解析I由萬(wàn)有引力提供向心力有=/（，，?=，〃莖^r=m*="w,得

4的軌道半徑大于C的軌道半徑,因此衛(wèi)星”的角速度小于

的角速度,選項(xiàng)A正確M的軌道半徑與b的軌道半徑相等,因此衛(wèi)星〃的加速度等于b的加速度,選項(xiàng)

B錯(cuò)誤M的軌道半徑大于地球半徑,因此衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤M的軌道

半徑與。的軌道半徑相等,因此衛(wèi)星6的周期等于α的周期,為24h,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

7.星球上的物體脫離星球引力所需的最小速度稱(chēng)為該星球的第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度也

與其第一宇宙速度也的關(guān)系是V2=√2V10己知某星球的半徑為廣,表面的重力加速度為地球表面重力

加速度g的也不計(jì)其他星球的影響,則該星球的第二宇宙速度為（）

B歷

A.而

C.而D.如

∣??

I解析趴際=〃耳~得V,[gr。再根據(jù)V2=Λ∕2VI得也=Jggr,故C選項(xiàng)正確O

8.據(jù)報(bào)道:某國(guó)發(fā)射了一顆質(zhì)量為100kg、周期為Ih的人造環(huán)月衛(wèi)星。一位同學(xué)記不住引力常量G

的數(shù)值,且手邊沒(méi)有可查找的資料,但他記得月球半徑為地球半徑的;,月球表面重力加速度為地球表

面重力加速度的〈,經(jīng)過(guò)推理,他認(rèn)定該報(bào)道是一則假新聞,試寫(xiě)出他的論證方案。（地球半徑約為

O

2

6.4xl（）3km,地球表面重力加速度g16取pgm∕s）

耨見(jiàn)解析

庭麗對(duì)環(huán)月衛(wèi)星,根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有

則r=R月時(shí),7有最小值,又月

R月4.,地G

故

‰i∩=2π—月=2.π?-=2π

Jg翻地

代入數(shù)據(jù)解得小n=1.73h

環(huán)月衛(wèi)星最小周期為1.73h,故該報(bào)道是則假新聞。

B級(jí)

9.2021年4月27日23時(shí)22分迎來(lái)了2021年的“最大滿(mǎn)月”,俗稱(chēng)“超級(jí)月亮2020年10月31日2

時(shí)45分出現(xiàn)一個(gè)“最小滿(mǎn)月”。月亮一年內(nèi)要繞地球轉(zhuǎn)12圈多,每個(gè)月都會(huì)經(jīng)過(guò)近地點(diǎn),最近的時(shí)候

可能達(dá)到3.5*1()5km,一般情況下在3.6xl()5~3.7xl05km之間,當(dāng)月亮距離我們近時(shí),看到的月亮大一

些,當(dāng)月亮距離我們遠(yuǎn)時(shí),看到的月亮小一些。下列關(guān)于這一現(xiàn)象說(shuō)法正確的是()

A.“最大滿(mǎn)月”比“最小滿(mǎn)月”運(yùn)行的線(xiàn)速度小

B.“最大滿(mǎn)月”比“最小滿(mǎn)月”在相等的時(shí)間內(nèi)與地球的連線(xiàn)掃過(guò)的面積大

C.“最大滿(mǎn)月”繞地球運(yùn)行的加速度小于同步衛(wèi)星的加速度

D.要發(fā)射一顆衛(wèi)星和月球在同一個(gè)軌道繞地球運(yùn)行,發(fā)射速度應(yīng)大于11.2km∕s

I解析I由一=〃號(hào)解得V=J—胃1,由于“最大滿(mǎn)月''時(shí)與"最小滿(mǎn)月''時(shí)相比,月亮離地球更近,所以“最

大滿(mǎn)月”比"最小滿(mǎn)月''運(yùn)行的線(xiàn)速度大,故A錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第二定律可知,“最大滿(mǎn)月”比“最小滿(mǎn)月”

在相等的時(shí)間內(nèi)與地球的連線(xiàn)掃過(guò)的面積相等,故B錯(cuò)誤;由公式G^-=ma可知,由于“最大滿(mǎn)月”時(shí)

月球到地球的距離比同步衛(wèi)星到地球的距離更遠(yuǎn),所以“最大滿(mǎn)月''繞地球運(yùn)行的加速度小于同步衛(wèi)

星的加速度,故C正確;發(fā)射一顆衛(wèi)星和月球在同一個(gè)軌道繞地球運(yùn)行,即不能脫離地球的引力,故D

錯(cuò)誤。

10.北斗問(wèn)天,國(guó)之夙愿。我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星,其軌道半徑約為地球半

徑的7倍。與近地軌道衛(wèi)星相比,地球靜止軌道衛(wèi)星()

A.周期大B.線(xiàn)速度大

C.角速度大D.加速度大

??1A

孕,因?yàn)榈厍蜢o止軌道衛(wèi)星的軌道半徑大于近地軌道衛(wèi)星的軌道半徑,所以地球靜止

ω-.

軌道衛(wèi)星的周期大、線(xiàn)速度小、角速度小、向心加速度小,故選項(xiàng)A正確。

（多選）土星外層上有一個(gè)環(huán)（如圖所示）,為了判斷它是土星的一部分還是土星的衛(wèi)星群,可以測(cè)量環(huán)中

各層的線(xiàn)速度V與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系來(lái)判斷（）

A.若V=R,則該層是土星的一部分

B.若v2αR,則該層是土星的衛(wèi)星群

C.若呼4則該層是土星的一部分

D.若P2T,則該層是土星的衛(wèi)星群

K

∣??AD

隆明若為土星的一部分,則它們與土星繞同一圓心做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度應(yīng)與土星相同,根據(jù)V=R（O可

知V8R；若為土星的衛(wèi)星群,則由公式畤〃4可得故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。

12.某星球的半徑為凡在其表面上方高度為aR的位置,以初速度W水平拋出一個(gè)金屬小球,水平射程

為〃、人均為數(shù)值極小的常數(shù),則這個(gè)星球的第一宇宙速度為（）

A√2α√δ

A丁。BVVO

c?Tvod??vo

∣??A

I解析I設(shè)該星球表面的重力加速度為g,小球落地時(shí)間為f,拋出的金屬小球做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)

2

規(guī)律得qR=4力R=IV,聯(lián)立以上兩式解得g=空冥,第一宇宙速度即為該星球表面衛(wèi)星線(xiàn)速度,根據(jù)

NbR

星球表面衛(wèi)星重力充當(dāng)向心力得mg="號(hào)?,所以第一宇宙速度V=JgR=J2：；；R=耳^丫0,故選項(xiàng)A

正確。

13.利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星,可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線(xiàn)電通信。目前地球同

步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小,若仍?xún)H用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)

上述目的,則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為？

??Rh

麗萬(wàn)有引力提供向心力,對(duì)同步衛(wèi)星有

當(dāng)r=6.6R出時(shí),7=24h

若地球的自轉(zhuǎn)周期變小,衛(wèi)星軌道半徑最小為2R也

三顆同步衛(wèi)星如圖所示分布。

4π2（6?6R地）34∏2（2R地產(chǎn)

則有?

T2產(chǎn)

解得r=4ho

14.某探月衛(wèi)星在空中的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為如圖所示的過(guò)程,衛(wèi)星由地面發(fā)射后,經(jīng)過(guò)發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌

道,在停泊軌道經(jīng)過(guò)調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)